Ein dynamisch rekonfigurierbares Computersystem

Auf dem CeBIT-Stand „e-futureNRW. Forschungsland Nordrhein-Westfalen“ in Halle 9, Stand B09 präsentieren NRW-Hochschulen ihre Forschungsergebnisse

Heutige Computer arbeiten in der Regel mit einem hoch getakteten Prozessor, der als zentrale Ausführungseinheit die erforderliche Rechenleistung zur Verfügung stellt. Rekonfigurierbare Systeme hingegen setzen auf eine hohe Zahl einfacher, paralleler Verarbeitungseinheiten. Ihre Hardwarestruktur kann je nach Bedarf angepasst werden, was dem Benutzer größere Flexibilität bietet. Er kann so sein System beispielsweise für Rechenoperationen oder für Grafikoperationen optimieren.

Das am Fachgebiet Schaltungstechnik der Universität Paderborn entwickelte RAPTOR2000 System macht herkömmliche PCs mit Hilfe von sogenannten „feldprogrammierbaren Gatteranordnungen“ (FPGAs) zu dynamisch rekonfigurierbaren Computersystemen. Die Hardware kann im laufenden Betrieb verändert werden.

FPGAs sind rekonfigurierbare Bausteine, die Tausende von konfigurierbaren Logikblöcken in einem Bauelement zusammenfassen. Diese Systeme können, ähnlich wie Prozessoren, programmiert werden und vereinen so die Flexibilität von Software mit der Leistungsfähigkeit spezieller mikroelektronischer Bausteine.

RAPTOR2000 besteht aus einer Basisplatine, die über den PCI-Bus mit dem PC verbunden ist. Mit Hilfe von sechs Erweiterungsmodulen kann das System für verschiedenste Einsatzgebiete optimiert werden. Neben dynamisch rekonfigurierbaren Bausteinen stehen Erweiterungen zur Verfügung, die weitere Prozessoren, Speicher oder Ein-Ausgabe-Schnittstellen enthalten.

Ein wichtiges Einsatzgebiet von RAPTOR2000 ist, neben der Beschleunigung rechenzeitinten-siver Anwendungen, die prototypische Realisierung mikroelektronischer Bausteine (Chips). Mit rekonfigurierbaren Bausteinen wird der spätere Chip nachgebildet und im System getestet.

Schaltungs- und Systementwürfe mit einer Komplexität von bis zu 200 Millionen Transistoren können mit RAPTOR2000 schnell und komfortabel umgesetzt und getestet werden. Der Anwender wird dabei durch eine umfangreiche Softwareumgebung unterstützt.